JP2005163183A - 基板処理装置のクリーニング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 Ｆラジカルを用いたクリーニングにおいてＦラジカルが再結合してＦ2を形成する条件を用いることにより、Ｆラジカルによる基板処理容器内の部材のダメージを低減したクリーニングを行う。
【解決手段】 被処理基板を処理する基板処理装置の処理容器をクリーニングするクリーニング方法において、前記基板処理装置に設置されたリモートプラズマ発生部に、第１の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を第１の圧力に維持しプラズマを励起する工程と、前記リモートプラズマ発生部に、前記第１の流量より多い第２の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を前記第１の圧力より高い第２の圧力に維持し、処理容器内の堆積物を除去するクリーンニング工程と、を有することを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。
【選択図】 図１
【解決手段】 被処理基板を処理する基板処理装置の処理容器をクリーニングするクリーニング方法において、前記基板処理装置に設置されたリモートプラズマ発生部に、第１の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を第１の圧力に維持しプラズマを励起する工程と、前記リモートプラズマ発生部に、前記第１の流量より多い第２の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を前記第１の圧力より高い第２の圧力に維持し、処理容器内の堆積物を除去するクリーンニング工程と、を有することを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。
【選択図】 図１
Description
本発明は基板処理装置のクリーニング方法に関し、更にはリモートプラズマによる成膜装置のクリーニング方法に関する。
被処理基板に成膜を行う基板処理装置、例えばＣＶＤ（化学気相堆積）装置などにおいては基板処理容器内に被処理基板を載置して所定の成膜を行う。被処理基板上に形成される薄膜の例は多数あるが、前記基板処理容器内においてはその内壁や、もしくは基板保持台など当該基板処理容器内の部材にも成膜処理による薄膜が付着して堆積物となる。このようにして付着した前記堆積物は、前記基板処理装置による成膜が繰り返されると膜厚が増大し、やがては剥離してしまう。剥離した当該堆積物は前記基板処理容器内を浮遊し、前記したような成膜の工程中に被処理基板に形成される薄膜中に取り込まれ、当該薄膜の膜質を劣化させる問題が生じる。
そのため、前記したような堆積物を基板処理容器から除去する方法に関してクリーニング方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。それによると、クリーニングのために基板処理容器の外にフッ素ラジカルを生成するためのリモートプラズマ発生部を設け、２．４５ＧＨｚのマイクロ波によってＮＦ3を励起してフッ素ラジカルを生成し、当該フッ素ラジカルを基板処理容器に導入することによって前記したような堆積物を気化させ、当該基板処理容器の外へと排出する方法が開示されている。
特開平１０−１４９９８９号公報
特開２０００−３５３６８３号公報
しかし、前記特許文献１によるクリーニング方法では、クリーニングのための反応種におもにフッ素ラジカル（Ｆ＊）を用いているため、例えば基板処理容器内部に石英部材などがあった場合は当該フッ素ラジカルで当該石英部材がエッチングされてしまうという問題があった。さらに、当該基板処理容器内部にＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などのセラミック部材を用いた場合、前記した石英部材の場合に比べてエッチング量は少ないものの、当該フッ素ラジカルが大量に当該基板処理容器内に導入されるため、当該セラミック部材が当該フッ素ラジカルによりエッチングされて、例えばアルミの化合物などが形成され、当該基板処理容器内に残留して、それが成膜工程において形成される薄膜中にとりこまれ、膜中汚染として当該薄膜の膜質を低下させてしまう可能性が懸念された。
そこで、本発明においては上記の問題を解決した、新規で有用な基板処理装置のクリーニング方法を提供することを統括的目的とする。
本発明の具体的な課題は、Ｆラジカルを再結合させたＦ2をおもなクリーニングの反応種に用いることで、従来のＦラジカルをおもに用いたクリーニング方法にみられたＦラジカルによる基板処理容器内の部材のダメージを低減したクリーニング方法を提供することである。
本発明は、上記の課題を解決するために、
請求項１に記載したように、
被処理基板を処理する基板処理装置の処理容器をクリーニングするクリーニング方法において、
前記基板処理装置に設置されたリモートプラズマ発生部に、第１の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を第１の圧力に維持しプラズマを励起する工程と、
前記リモートプラズマ発生部に、前記第１の流量より多い第２の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を前記第１の圧力より高い第２の圧力に維持し、前記処理容器内の堆積物を除去するクリーンニング工程と、を有することを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項２に記載したように、
前記リモートプラズマ発生部は前記クリーニングガスを高周波で励起することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項３に記載したように、
前記高周波の周波数は４００ｋＨｚ〜３ＧＨｚであることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項４に記載したように、
前記クリーニングガスはフッ素化合物を含むガスであることを特徴とする請求項１乃至３のうち、いずれか一項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項５に記載したように、
前記クリーニングガスはＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，C3Ｆ8，ＳＦ6，ＮＦ3からなる群より選ばれることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項６に記載したように、
前記堆積物の除去に寄与する反応種は、Ｆラジカルが再結合したＦ2を含むことを特徴とする請求項４または５記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項７に記載したように、
前記反応種によって前記処理容器内部の露出部分に堆積した前記堆積物を除去することを特徴とする請求項６記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項８に記載したように、
前記堆積物は金属、金属窒化物、金属酸化物、珪素および珪素化合物のいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至７のうち、いずれか１項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項９に記載したように、
前記堆積物はＷ，ＷＮ，Ｔａ，ＴａＮ，Ｔａ2Ｏ5，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｉｒ2Ｏ3，Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＳｉＮ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｒｕ，ＲｕＯ2からなる群より選ばれることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項１０に記載したように、
前記露出部分は石英からなる部材を含むことを特徴とする請求項７乃至９のうち、いずれか１項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項１１に記載したように、
前記露出部分はＡｌ2Ｏ3の焼結材料からなる部材を含むことを特徴とする請求項７乃至１０のうち、いずれか１項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項１２に記載したように、
前記露出部分はＡｌＮの焼結材料からなる部材を含むことを特徴とする請求項７乃至１１のうち、いずれか一項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、解決する。
［作用］
本発明によれば、基板処理装置のクリーニングにおいて、従来用いられていたフッ素ラジカル（Ｆ*）をおもな反応種としたクリーニングに変わって、当該フッ素ラジカルを再結合させたフッ素分子（Ｆ2）をおもな反応種としてクリーニングを行うため、Ｆラジカルによる基板処理容器内の部材、例えば石英のダメージを低減して、従来は基板処理容器内の部材としては用いることができなかった石英部材を使用することが可能になる。更にＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などがＦラジカルによってエッチングされることが原因で発生する、薄膜への汚染を低減することが可能となり、高品質な薄膜形成が可能となる。
請求項１に記載したように、
被処理基板を処理する基板処理装置の処理容器をクリーニングするクリーニング方法において、
前記基板処理装置に設置されたリモートプラズマ発生部に、第１の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を第１の圧力に維持しプラズマを励起する工程と、
前記リモートプラズマ発生部に、前記第１の流量より多い第２の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を前記第１の圧力より高い第２の圧力に維持し、前記処理容器内の堆積物を除去するクリーンニング工程と、を有することを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項２に記載したように、
前記リモートプラズマ発生部は前記クリーニングガスを高周波で励起することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項３に記載したように、
前記高周波の周波数は４００ｋＨｚ〜３ＧＨｚであることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項４に記載したように、
前記クリーニングガスはフッ素化合物を含むガスであることを特徴とする請求項１乃至３のうち、いずれか一項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項５に記載したように、
前記クリーニングガスはＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，C3Ｆ8，ＳＦ6，ＮＦ3からなる群より選ばれることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項６に記載したように、
前記堆積物の除去に寄与する反応種は、Ｆラジカルが再結合したＦ2を含むことを特徴とする請求項４または５記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項７に記載したように、
前記反応種によって前記処理容器内部の露出部分に堆積した前記堆積物を除去することを特徴とする請求項６記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項８に記載したように、
前記堆積物は金属、金属窒化物、金属酸化物、珪素および珪素化合物のいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至７のうち、いずれか１項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項９に記載したように、
前記堆積物はＷ，ＷＮ，Ｔａ，ＴａＮ，Ｔａ2Ｏ5，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｉｒ2Ｏ3，Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＳｉＮ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｒｕ，ＲｕＯ2からなる群より選ばれることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項１０に記載したように、
前記露出部分は石英からなる部材を含むことを特徴とする請求項７乃至９のうち、いずれか１項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項１１に記載したように、
前記露出部分はＡｌ2Ｏ3の焼結材料からなる部材を含むことを特徴とする請求項７乃至１０のうち、いずれか１項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、また、
請求項１２に記載したように、
前記露出部分はＡｌＮの焼結材料からなる部材を含むことを特徴とする請求項７乃至１１のうち、いずれか一項記載の基板処理装置のクリーニング方法により、解決する。
［作用］
本発明によれば、基板処理装置のクリーニングにおいて、従来用いられていたフッ素ラジカル（Ｆ*）をおもな反応種としたクリーニングに変わって、当該フッ素ラジカルを再結合させたフッ素分子（Ｆ2）をおもな反応種としてクリーニングを行うため、Ｆラジカルによる基板処理容器内の部材、例えば石英のダメージを低減して、従来は基板処理容器内の部材としては用いることができなかった石英部材を使用することが可能になる。更にＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などがＦラジカルによってエッチングされることが原因で発生する、薄膜への汚染を低減することが可能となり、高品質な薄膜形成が可能となる。
本発明によれば、基板処理装置のクリーニングにおいて、従来用いられていたフッ素ラジカル（Ｆ*）によるクリーニングに変わって、当該フッ素ラジカルが再結合したフッ素分子（Ｆ2）によるクリーニングを行うため、Ｆラジカルによる基板処理容器内の部材、例えば石英のダメージを低減して、従来のＦラジカルによるクリーニングでは用いることができなかった石英部材を使用することが可能になる。更にＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などがＦラジカルによってエッチングされることが原因で発生する、薄膜への汚染を低減することが可能となる。
以下に本発明の実施例に関して図面に基づき、説明する。
図１は、本発明によるクリーニングを実施可能な基板処理装置６００の構成を示す図である。
図１を参照するに、前記基板処理装置６００は、例えばアルミニウムなどからなる処理容器５０１を有している。前記処理容器５０１の側壁には半導体基板１０１を搬出入する際に開閉されるゲートバルブ５２７が設けられる。
前記半導体基板１０１は、前記処理容器５０１内に設置される載置台６０３に載置される。前記載置台６０３は、例えば窒化アルミニウムなどのアルミニウム化合物などからなり、前記処理容器５０１の底部から立ち上がる円筒形状の例えばアルミニウム製の区画壁５１３の上部内壁から延びる３本（本図中では２本のみ示す）の支持アーム６０４により、支持されている。
前記半導体基板１０１は、前記処理容器５０１内に設置される載置台６０３に載置される。前記載置台６０３は、例えば窒化アルミニウムなどのアルミニウム化合物などからなり、前記処理容器５０１の底部から立ち上がる円筒形状の例えばアルミニウム製の区画壁５１３の上部内壁から延びる３本（本図中では２本のみ示す）の支持アーム６０４により、支持されている。
また、前記処理容器５０１底部の前記載置台６０３の直下には、加熱手段である複数個の加熱ランプ６０８が、反射鏡も兼ねる回転台６０９に取り付けられている。前記回転台６０９は回転軸を介してモータ６１０により回転される。
また、前記加熱ランプ６０８を囲むように形成された加熱室６０７の上部には、例えば石英などの熱線透過材料よりなる透過窓６０６が設けられ、前記加熱室６０７と前記処理容器５０１を隔絶している。前記加熱ランプ６０８から放射される熱線は、前記透過窓６０６を透過して前記載置台６０３の下面を照射してこれを加熱する。
前記載置台６０３の下方には、複数本、例えば３本のＬ字状のリフタピン５０５（本図中では２本のみ示す）がリング状の支持部材５０６に対して上方へ起立させて設けられている。前記支持部材５０６は、前記処理容器５０１底部に貫通して設けられた押し上げ棒５０７により上下動し、前記リフタピン５０５を前記載置台６０３に貫通させて設けたリフタピン穴５０８に挿通させて前記半導体基板１０１を持ち上げる。
前記押し上げ棒５０７の下端は、前記処理容器５０１内の気密を確保するために伸縮可能なベローズ５０９を介して図示しないアクチュエータに接続されている。
また、前記載置台６０３の周縁部には、例えば円盤状の前記半導体基板１０１の輪郭形状に沿った略リング状の例えば窒化アルミニウムなどのセラミック製のクランプリング部材５１１が設けられている。前記クランプリング部材５１１は、前記半導体基板１０１の周縁部を保持してこれを前記載置台６０３側へ固定する。
前記クランプリング部材５１１は、連結棒５１２を介して前記支持部材５０６に連結されており、前記リフタピン５０５と一体的に昇降する構造となっている。なお、前記リフタピン５０５と前記連結棒５１２はセラミック部材であるＡｌ2Ｏ3などにより形成されている。
前記載置台６０３の外周側の前記区画壁５１３は、前記区画壁５１３の内側に、図示しない不活性ガス供給手段が接続されたガスノズル５２０から供給される不活性ガスによりパージされる不活性ガスパージ室５１５を画成する。これにより、処理対象の基板の側面や裏面、前記載置台６０３裏面、もしくは前記透過窓６０６などに不要な膜が付着することを防止している。
前記区画壁５１３上端は例えばＬ字状に水平方向へ屈曲させて屈曲部５１４を形成している。前記屈曲部５１４の上面は、前記載置台６０３の上面と実質的に同一の平面状にあり、前記載置台６０３の外周よりも僅かな距離だけ離間された隙間に前記連結棒５１２が挿通されている。
また、前記クランプリング部材５１１の内週側の下面には、周方向にそって、略等間隔で配置された複数の接触突起５１６が形成されており、前記半導体基板１０１をクランプする際には、前記接触突起５１６の下端面が前記半導体基板１０１の周縁部の上面と当接してこれを押下する構造となっている。
また、前記不活性ガスパージ室５１５内の不活性ガスは、複数の前記接触突起５１６の間に形成される第１ガスパージ用間隙５１７と、前記クランプリング部材５１１と前記屈曲部５１４の間に形成される第２ガスパージ用間隙５１８から前記処理容器５０１内部に流出する。
さらに、前記処理容器５０１底部の周縁部には排気通路５２６に連通した複数の排気口５２５が設けられ、前記排気通路５２６は、コンダクタンスが可変であるバルブＡＰＣ５６０を介して図示しない真空ポンプに接続される。前記処理容器５０１は、前記排気通路５２６を介して排気されるが、その際に前記ＡＰＣ５６０のコンダクタンスを変化させることで、前記処理容器５０１内を所望の圧力に調整することができる。
一方、前記載置台６０３と対向する前記処理容器５０１の天井部には成膜の原料ガスやクリーニングガスなどを前記処理容器５０１内へ導入するための供給手段としてシャワーヘッド部５２８が設けられている。前記シャワーヘッド部５２８は、例えばアルミニウムなどにより円形箱状に成形されたヘッド本体５２９を有し、前記ヘッド本体５２９の上部にはガス導入口５３０が設けられている。前記ガス導入口５３０には、成膜ガス通路５５１を介して、例えばＷ膜の成膜処理に必要なＷＦ6，ＳｉＨ4，Ｈ2などのガス源が、流量制御可能に接続されている。
前記ヘッド本体５２９の下部には、前記ヘッド本体５２９内へ供給されたガスを前記処理容器５０１内の処理空間へ放出するための多数のガス噴射孔５３１が前記ヘッド本体の下側面内の略全体に配置されており、前記半導体基板１０１表面全体にガスを放出する構造となっている。また、必要に応じ、前記ヘッド本体５２９内には、多数のガス分散孔５３２を有する拡散板５３３が配設されており、前記半導体基板１０１上により均一にガスを供給できるようになっている。また、前記処理容器５０１の側壁内および前記シャワーヘッド部５２８の側壁内には各々温度調整手段としてカートリッジヒータ５３４、５３５が設けられており、成膜原料ガスと接触する部分を所定の温度に保持できる構造となっている。
前記基板処理装置６００を用いて、例えばＷ膜を前記半導体基板１０１上に成膜する成膜処理は以下の要領で行う。
まず、前記ゲートバルブ５２７を開いて図示しない搬送アームにより前記処理容器５０１内に前記半導体基板１０１を搬入し、前期リフタピン５０５を押し上げることにより前記半導体基板１０１を前記リフタピン５０５側に受け渡す。
次に前記リフタピン５０５を、前記押し上げ棒５０７を下げることによって降下させ、前記半導体基板１０１を前記載置台６０３上に載置すると共に、さらに前記押し上げ棒５０７を下げることによって前記半導体基板１０１の周縁部を前記クランプリング部材５１１の自重でこれを押圧して固定する。なお、前記載置台６０３は、前記加熱ランプ６０８により予め所定の温度に加熱しておき、前記半導体基板１０１を速やかに所定のプロセス温度に昇温・維持する。
次に、前記シャワーヘッド部から成膜に必要な原料ガスである、ＷＦ6，ＳｉＨ4，Ｈ2を導入して、前記載置台６０３上に載置された前記半導体基板１０１上にＷ膜を形成する。
前記基板処理容器６００において前記半導体基板１０１にＷ膜が形成される際に、前記半導体基板１０１以外の部分にもＷ膜が堆積する。例えば、前記クランプリング部材５１１には、前記半導体基板１０１と略同一の厚さのＷ膜が成膜される。そこで、例えば前記クランプ部材５１１など前記処理容器５０１内に堆積したＷ膜を除去するために、本発明によるクリーニングを行う。
本発明によるクリーニングは、クリーニングガス通路５５０が接続されて前記シャワーヘッド部５２８の上に載置されたリモートプラズマ発生部１００を用いて行う。
ここで前記リモートプラズマ発生部１００の構造を以下図２に示す。
ここで前記リモートプラズマ発生部１００の構造を以下図２に示す。
図２は、図１の基板処理装置６００において使用されるリモートプラズマ発生部１００の構成を示す。
図２を参照するに、リモートプラズマ発生部１００は、内部にガス循環通路１００ａとこれに連通したガス入り口１００ｂおよびガス出口１００ｃを形成された、典型的にはアルミニウムよりなるブロック１００Ａを含み、前記ブロック１００Ａの一部にはフェライトコア１００Ｂが形成されている。
前記ガス循環通路１００ａおよびガス入り口１００ｂ、ガス出口１００ｃの内面にはフッ素樹脂コーティング１００ｄが施され、前記フェライトコア１００Ｂに巻回されたコイルに周波数が例えば４００ｋＨｚの高周波電力を供給することにより、前記ガス循環通路１００ａ内にプラズマ１００Ｃが形成される。
本発明によるプラズマ発生方法は、上記の周波数の高周波電力に限定されるものではなく、４００ｋＨｚ〜３ＧＨｚの高周波〜マイクロ波の領域においてプラズマ励起を行うリモートプラズマ発生源を用いることが可能である。
クリーニングガス、例えばＮＦ3が前記１００ｂから導入され、プラズマ１００Ｃが励起されるに伴って、前記ガス循環通路１００ａ中にはおもにクリーニングに寄与する可能性がある反応種として、フッ素ラジカルとフッ素イオンが形成される。
前記フッ素イオンは前記循環通路１００ａを循環する際に消滅し、前記ガス出口１００ｃからはおもにフッ素ラジカルＦ*が放出される。さらに図２の構成では前記ガス出口１００ｃに接地されたイオンフィルタ１００ｅを設けることにより、フッ素イオンをはじめとする荷電粒子が除去され、前記処理容器５０１には前記フッ素ラジカルのみが供給される。また、前記イオンフィルタ１００ｅを接地させない場合においても、前記イオンフィルタ１００ｅの構造は拡散板として作用するため、十分にフッ素イオンをはじめとする荷電粒子を除去することができる。
このようにして、前記リモートプラズマ発生部１００からはフッ素ラジカルを主とするクリーニングに寄与する反応種が、前記シャワーヘッド部５２８を介して前記基板処理容器５０１に供給される。
前記フッ素イオンは前記循環通路１００ａを循環する際に消滅し、前記ガス出口１００ｃからはおもにフッ素ラジカルＦ*が放出される。さらに図２の構成では前記ガス出口１００ｃに接地されたイオンフィルタ１００ｅを設けることにより、フッ素イオンをはじめとする荷電粒子が除去され、前記処理容器５０１には前記フッ素ラジカルのみが供給される。また、前記イオンフィルタ１００ｅを接地させない場合においても、前記イオンフィルタ１００ｅの構造は拡散板として作用するため、十分にフッ素イオンをはじめとする荷電粒子を除去することができる。
このようにして、前記リモートプラズマ発生部１００からはフッ素ラジカルを主とするクリーニングに寄与する反応種が、前記シャワーヘッド部５２８を介して前記基板処理容器５０１に供給される。
次に、前記基板処理装置６００において、前記基板処理容器５０１内に堆積した堆積物をクリーニングするクリーニング方法について説明する。
前記基板処理容器６００による前記半導体基板１０１上へのＷ膜の形成の場合、例えば１枚の半導体基板に、およそ１００ｎｍのＷ膜が形成される場合、例えば２５枚の半導体基板に対して前記Ｗ膜の形成を繰り返すと、前記クランプリング５１１にはおよそ２．５ｕｍのＷ膜が堆積する。そこで、本実施例では以下に示すクリーニングを行って、基板処理容器中に堆積したＷ膜の除去を行う。
前記基板処理容器６００による前記半導体基板１０１上へのＷ膜の形成の場合、例えば１枚の半導体基板に、およそ１００ｎｍのＷ膜が形成される場合、例えば２５枚の半導体基板に対して前記Ｗ膜の形成を繰り返すと、前記クランプリング５１１にはおよそ２．５ｕｍのＷ膜が堆積する。そこで、本実施例では以下に示すクリーニングを行って、基板処理容器中に堆積したＷ膜の除去を行う。
まず、前記リモートプラズマ発生部１００に、前記クリーニングガス導入部５５０より、Ａｒ１０００ｓｃｃｍおよびＮＦ3１０ｓｃｃｍを導入する。当該ＡｒおよびＮＦ3は、前記リモートプラズマ発生部から前記シャワーヘッド部５２８を介して前記処理容器５０１に供給される。供給された前記ＡｒおよびＮＦ3は、前記排気口５２５から前記排気通路５２６を介して排気されるが、その際にＡＰＣ５６０によって前記処理容器５０１内の圧力は６００Ｐａ（４．５Ｔｏｒｒ）に調整され、前記リモートプラズマ発生部においてプラズマが励起される。
次にガスの流量が、例えばＡｒガス３０００ｓｃｃｍ、ＮＦ3ガス２１０ｓｃｃｍに増加され、前記処理容器５０１内の圧力も前記ＡＰＣ５６０によって５．３３ｋＰａ（４０Ｔｏｒｒ）に調整され、前記処理容器５０１内部に堆積したＷ膜のエッチングを開始してクリーニング工程がスタートする。
本実施例の場合、前記したように、例えば前記処理容器５０１内の前記クランプリング部材５１１に堆積したおよそ２．５ｕｍのＷ膜を、５分間の当該クリーニング工程を行うことで完全に除去することができた。
また、クリーニングに寄与する当該反応種としては、本発明の場合、おもにＦ2である。これは、前記ＡＰＣによって前記処理容器５０１内の圧力が５．３３ｋＰａ（４０Ｔｏｒｒ）と従来の方法にくらべて高く、前記リモートプラズマ発生部１００にて生成されるＦラジカル同士の衝突頻度が高くなり、Ｆラジカルは衝突を繰り返してそのほとんどがＦ2に再結合してしまうためである。
その結果、クリーニングの反応種としてはＦラジカルが再結合したＦ2が支配的となり、おもに前記Ｗ膜のエッチングに寄与することになる。
従来の、たとえばＦラジカルを多用するクリーニングでは処理容器内の部材に、例えば石英を使うことは、Ｆラジカルによるエッチングレートが非常に高いために困難であった。しかし、本実施例ではクリーニングの反応種にＦ2を用いてクリーニング対象物であるＷ膜をエッチングすることで、クリーニングの対象物であるＷ膜に対する当該石英のエッチングレートを低く抑えることが可能となった。
例えば、前記透過窓６０６の周囲は、前記したように、前記ガスノズル５２０より供給される不活性ガスによってパージが行われているが、Ｆラジカルを用いた従来のクリーニング方法では、完全にＦラジカルを前記透過窓６０６の周囲より排出するのは困難であり、そのため、石英からなる前記透過窓６０６がエッチングされてダメージを受けることは避けられなかった。
本実施例では、前記したようにクリーニングの反応種におもにＦ2を用いたために石英部材に対するダメージを低減し、石英部材からなる前記透過窓６０６を前記処理容器５０１内部に設置することが可能となった。
また、例えば前記基板処理容器５０１を観察する窓を、前記基板処理容器に設ける際に、石英からなる部材を用いることが可能になる。これは、従来のクリーニング方法では石英部材を用いることが困難であるため、たとえばサファイアなどの高価な部材を使用しなければならない場合と比べて、コストダウン効果がある。
さらに、例えば従来のクリーニング法では、常圧で焼結されたセラミック部材の類、本実施例の場合、焼結ＡｌＮからなる前記載置台６０３、前記クランプリング部材５１１、また焼結Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２に関しては、前記したような石英に比較してＦラジカルによるエッチングされる量は少ないものの、Ｆラジカルによってエッチングされて、Ａｌの化合物が前記処理容器５０１内部にとどまって、パーティクルとなったり、また汚染物質となって前記処理容器５０１内で形成される薄膜の膜質を低下させる懸念があった。
しかしおもにＦ2を用いた本実施例のクリーニングでは前記したような焼結ＡｌＮおよびＡｌ2Ｏ3がほとんどエッチングされることが無く、クリーニングを行った後も前記基板処理容器５０１内に金属汚染物質が発生することが無い。またセラミック部材はＡｌＮおよびＡｌ2Ｏ3に限定されず、他のセラミック材料に関しても同様の効果がある。
また、基板処理装置において成膜される膜、すなわち本発明によるクリーニングの対象となる膜はＷ膜に限らず、例えば、ＷＮ，Ｔａ，ＴａＮ，Ｔａ2Ｏ5，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｉｒ2Ｏ3，Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＳｉＮ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｒｕ，ＲｕＯ2などの膜でも本実施例と同様の効果が得られる。
本実施例の場合、前記したように、例えば前記処理容器５０１内の前記クランプリング部材５１１に堆積したおよそ２．５ｕｍのＷ膜を、５分間の当該クリーニング工程を行うことで完全に除去することができた。
また、クリーニングに寄与する当該反応種としては、本発明の場合、おもにＦ2である。これは、前記ＡＰＣによって前記処理容器５０１内の圧力が５．３３ｋＰａ（４０Ｔｏｒｒ）と従来の方法にくらべて高く、前記リモートプラズマ発生部１００にて生成されるＦラジカル同士の衝突頻度が高くなり、Ｆラジカルは衝突を繰り返してそのほとんどがＦ2に再結合してしまうためである。
その結果、クリーニングの反応種としてはＦラジカルが再結合したＦ2が支配的となり、おもに前記Ｗ膜のエッチングに寄与することになる。
従来の、たとえばＦラジカルを多用するクリーニングでは処理容器内の部材に、例えば石英を使うことは、Ｆラジカルによるエッチングレートが非常に高いために困難であった。しかし、本実施例ではクリーニングの反応種にＦ2を用いてクリーニング対象物であるＷ膜をエッチングすることで、クリーニングの対象物であるＷ膜に対する当該石英のエッチングレートを低く抑えることが可能となった。
例えば、前記透過窓６０６の周囲は、前記したように、前記ガスノズル５２０より供給される不活性ガスによってパージが行われているが、Ｆラジカルを用いた従来のクリーニング方法では、完全にＦラジカルを前記透過窓６０６の周囲より排出するのは困難であり、そのため、石英からなる前記透過窓６０６がエッチングされてダメージを受けることは避けられなかった。
本実施例では、前記したようにクリーニングの反応種におもにＦ2を用いたために石英部材に対するダメージを低減し、石英部材からなる前記透過窓６０６を前記処理容器５０１内部に設置することが可能となった。
また、例えば前記基板処理容器５０１を観察する窓を、前記基板処理容器に設ける際に、石英からなる部材を用いることが可能になる。これは、従来のクリーニング方法では石英部材を用いることが困難であるため、たとえばサファイアなどの高価な部材を使用しなければならない場合と比べて、コストダウン効果がある。
さらに、例えば従来のクリーニング法では、常圧で焼結されたセラミック部材の類、本実施例の場合、焼結ＡｌＮからなる前記載置台６０３、前記クランプリング部材５１１、また焼結Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２に関しては、前記したような石英に比較してＦラジカルによるエッチングされる量は少ないものの、Ｆラジカルによってエッチングされて、Ａｌの化合物が前記処理容器５０１内部にとどまって、パーティクルとなったり、また汚染物質となって前記処理容器５０１内で形成される薄膜の膜質を低下させる懸念があった。
しかしおもにＦ2を用いた本実施例のクリーニングでは前記したような焼結ＡｌＮおよびＡｌ2Ｏ3がほとんどエッチングされることが無く、クリーニングを行った後も前記基板処理容器５０１内に金属汚染物質が発生することが無い。またセラミック部材はＡｌＮおよびＡｌ2Ｏ3に限定されず、他のセラミック材料に関しても同様の効果がある。
また、基板処理装置において成膜される膜、すなわち本発明によるクリーニングの対象となる膜はＷ膜に限らず、例えば、ＷＮ，Ｔａ，ＴａＮ，Ｔａ2Ｏ5，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｉｒ2Ｏ3，Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＳｉＮ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｒｕ，ＲｕＯ2などの膜でも本実施例と同様の効果が得られる。
また、前記基板処理装置６００は、以下図３に示す基板処理装置６００Ａのように変更することも可能である。
図３は、図１で示した前記基板処理装置６００の変更例である基板処理装置６００Ａである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３を参照するに、基板処理装置６００Ａでは、前記処理容器５０１側部に、前記処理容器５０１に連通するクリーニングガス導入路５５２が設けられ、前記クリーニングガス導入路５５２には前記リモートプラズマ発生部１００が設置されている。
本実施例の場合も、前記実施例１の場合と同様に、前記シャワーヘッド部５２８に接続した、図示しない成膜ガス供給源から供給される、ＷＦ6，Ｈ2，ＳｉＨ4によって、前記半導体基板１０１上にＷ膜の成膜を行うことが可能である。
また、前記クリーニングガス導入路５５２に接続した図示しないガス供給源から供給される、ＮＦ3およびＡｒによって、実施例１の場合と同じ方法でクリーニングを行うことが可能である。
本実施例の場合も、前記実施例１の場合と同様に、石英からなる前記透過窓６０６のダメージを低減することができる。
また、ＡｌＮからなる前記クランプリング部材５１１および載置台６０３や、Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２のエッチングによるダメージを低減して、前記処理容器５０１内のＡｌ化合物汚染量を低減することが可能である。
図３は、図１で示した前記基板処理装置６００の変更例である基板処理装置６００Ａである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３を参照するに、基板処理装置６００Ａでは、前記処理容器５０１側部に、前記処理容器５０１に連通するクリーニングガス導入路５５２が設けられ、前記クリーニングガス導入路５５２には前記リモートプラズマ発生部１００が設置されている。
本実施例の場合も、前記実施例１の場合と同様に、前記シャワーヘッド部５２８に接続した、図示しない成膜ガス供給源から供給される、ＷＦ6，Ｈ2，ＳｉＨ4によって、前記半導体基板１０１上にＷ膜の成膜を行うことが可能である。
また、前記クリーニングガス導入路５５２に接続した図示しないガス供給源から供給される、ＮＦ3およびＡｒによって、実施例１の場合と同じ方法でクリーニングを行うことが可能である。
本実施例の場合も、前記実施例１の場合と同様に、石英からなる前記透過窓６０６のダメージを低減することができる。
また、ＡｌＮからなる前記クランプリング部材５１１および載置台６０３や、Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２のエッチングによるダメージを低減して、前記処理容器５０１内のＡｌ化合物汚染量を低減することが可能である。
次に、実施例３として、前記の基板処理装置６００によるクリーニングの速度の測定結果を以下の図４および図５に基づき、説明する。
図４および図５は、前記基板処理装置６００の前記載置台６０３に、薄膜が形成されたウェハを載置して、前記したクリーニング工程により、当該薄膜がエッチングされた厚さを測定してクリーニングによって当該薄膜がエッチングされる速度を測定した結果である。
図４はウェハ上に形成されたＷ膜が、図５はウェハ上に形成された熱酸化膜（ＳｉＯ2）がエッチングされるエッチングレートを示した図であり、横軸に圧力をとり、前記基板処理容器５０１内の圧力を変化させた場合のエッチングレートの変化を示している。なお、この場合のＮＦ3流量は２３０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量は３０００ｓｃｃｍである。
実施例１の説明にて前記したように、前記リモートプラズマ発生部１００より供給されるクリーニングに寄与する反応種であるＦラジカルは、圧力の増加と共に存在率が減少し、およそ１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上の圧力領域では、おもにＦ2が多く存在するようになる。
図４を参照するに、Ｗ膜のエッチングレートは、圧力が上昇してもほとんど変化しない。これは圧力が上昇してクリーニングに寄与する反応種がＦラジカルからＦ2に変化してもＷ膜がＦ2によってもＦラジカルの場合と同様にエッチングされ、クリーニングの速度が圧力によらず維持されることを示している。
また、図５の熱酸化膜のエッチングレートの場合の圧力に対するエッチングレートをみると、圧力が１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上の領域で急激にエッチングレートが下降している。これは前記したように圧力の上昇に伴い、Ｆラジカルの再結合が進んでＦ2となり、Ｆ2の熱酸化膜に対するエッチングレートが低いために生じている現象である。
図６は、図４〜５の結果を、Ｗ膜のエッチングレートに対する熱酸化膜のエッチングレートの比で表したものである。
図６を参照するに、前記基板処理容器５０１の圧力が上昇するに従い、Ｗ膜のエッチングレートに対する熱酸化膜のエッチングレートの比が減少していることがわかる。
本実施例のクリーニング工程においては、前記基板処理容器内の圧力をおよそ１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上とすることで、ＳｉＯ2のエッチングレートを低下させて、ＳｉＯ2で形成された石英の部材を前記基板処理容器５０１内部に設置して使用することが可能となる。
図４はウェハ上に形成されたＷ膜が、図５はウェハ上に形成された熱酸化膜（ＳｉＯ2）がエッチングされるエッチングレートを示した図であり、横軸に圧力をとり、前記基板処理容器５０１内の圧力を変化させた場合のエッチングレートの変化を示している。なお、この場合のＮＦ3流量は２３０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量は３０００ｓｃｃｍである。
実施例１の説明にて前記したように、前記リモートプラズマ発生部１００より供給されるクリーニングに寄与する反応種であるＦラジカルは、圧力の増加と共に存在率が減少し、およそ１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上の圧力領域では、おもにＦ2が多く存在するようになる。
図４を参照するに、Ｗ膜のエッチングレートは、圧力が上昇してもほとんど変化しない。これは圧力が上昇してクリーニングに寄与する反応種がＦラジカルからＦ2に変化してもＷ膜がＦ2によってもＦラジカルの場合と同様にエッチングされ、クリーニングの速度が圧力によらず維持されることを示している。
また、図５の熱酸化膜のエッチングレートの場合の圧力に対するエッチングレートをみると、圧力が１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上の領域で急激にエッチングレートが下降している。これは前記したように圧力の上昇に伴い、Ｆラジカルの再結合が進んでＦ2となり、Ｆ2の熱酸化膜に対するエッチングレートが低いために生じている現象である。
図６は、図４〜５の結果を、Ｗ膜のエッチングレートに対する熱酸化膜のエッチングレートの比で表したものである。
図６を参照するに、前記基板処理容器５０１の圧力が上昇するに従い、Ｗ膜のエッチングレートに対する熱酸化膜のエッチングレートの比が減少していることがわかる。
本実施例のクリーニング工程においては、前記基板処理容器内の圧力をおよそ１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上とすることで、ＳｉＯ2のエッチングレートを低下させて、ＳｉＯ2で形成された石英の部材を前記基板処理容器５０１内部に設置して使用することが可能となる。
次に、実施例４として、前記実施例１のクリーニング工程実施後の前記基板処理容器内のＡｌ残留物を調査した結果を表１に示す。
また、比較のため、クリーニング実施前の調査結果および従来例である前記処理容器５０１の圧力が低い、６６７Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）でのクリーニング実施後の結果も併せて示す。
表１を参照するに、クリーニング前のウェハ表面のＡｌは１．１×１０11であり、ウェハ裏面は１．５×１０11であるが、従来法（６６７Ｐａ、５Ｔｏｒｒ）によるクリーニング後はウェハ表面が２．０×１０13、ウェハ裏面が７．０×１０13と非常にＡｌの量が増加している。これは、前記載置台６０３または前記クランプリング部材５１１のＡｌＮが、クリーニング時にフッ素ラジカルによってエッチングされ、アルミの化合物が前記処理容器５０１内に残留するためと考えられる。
一方、本発明のクリーニング方法（５．３３ｋＰａ、４０Ｔｏｒｒ）の場合は、ウェハ表面が１．１×１０11、ウェハ裏面が１．６×１０11と、前記したクリーニング前の場合の値とほとんど変わらない値を示している。
これは、前記したように、おもにＦ2を用いた本実施例のクリーニングでは、例えば焼結ＡｌＮからなる前記載置台６０３や前記クランプリング材料５１１および焼結Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２がほとんどエッチングされることが無く、クリーニングを行った後も前記基板処理容器５０１内に金属汚染物質が発生することが無いためである。
次に、以下図７〜１０において、本発明の別の実施例を示す。
これは、前記したように、おもにＦ2を用いた本実施例のクリーニングでは、例えば焼結ＡｌＮからなる前記載置台６０３や前記クランプリング材料５１１および焼結Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２がほとんどエッチングされることが無く、クリーニングを行った後も前記基板処理容器５０１内に金属汚染物質が発生することが無いためである。
次に、以下図７〜１０において、本発明の別の実施例を示す。
次に、以下図７〜１０において、本発明の別の実施例を示す。
図７には、本発明のクリーニングが適用可能な基板処理装置５００の構成を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図７を参照するに、前記処理容器５０１内底部には、支柱５０２により支持され、内部に加熱手段として例えば抵抗ヒータ５０４が埋設されている載置台５０３が設置されている。前記載置台５０３は、例えば窒化アルミニウムなどのアルミニウム化合物よりなり、前記載置台５０３上には、前記半導体ウェハ１０１が載置される。
前記基板処理装置５００においては、前記基板処理装置６００の場合と異なり、前記透過窓６０６のような石英部品は使用されていない。しかし、例えば前記基板処理容器５０１を観察する窓を、前記基板処理容器に設ける際に、石英からなる部材を用いることが可能になる。これは、従来のクリーニング方法では石英部材を用いることが困難であるため、たとえばサファイアなどの高価な部材を使用しなければならない場合と比べて、コストダウン効果がある。
さらに、例えば焼結ＡｌＮからなる前記載置台５０３、前記クランプリング部材５１１、また焼結Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２がエッチングされることが無く、クリーニングを行った後も前記基板処理容器５０１内に金属汚染物質が発生を抑える効果がある。またセラミック部材はＡｌＮおよびＡｌ2Ｏ3に限定されず、他のセラミック材料に関しても同様の効果がある
さらに、例えば焼結ＡｌＮからなる前記載置台５０３、前記クランプリング部材５１１、また焼結Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２がエッチングされることが無く、クリーニングを行った後も前記基板処理容器５０１内に金属汚染物質が発生を抑える効果がある。またセラミック部材はＡｌＮおよびＡｌ2Ｏ3に限定されず、他のセラミック材料に関しても同様の効果がある
また、前記基板処理装置５００は、以下図８に示す基板処理装置５００Ａのように変更することも可能である。
図８は、図７で示した前記基板処理装置５００の変更例である基板処理装置５００Ａである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図８を参照するに、基板処理装置５００Ａでは、前記処理容器５０１側部に、前記処理容器５０１に連通するクリーニングガス導入路５５２が設けられ、前記クリーニングガス導入路５５２には前記リモートプラズマ発生部１００が設置されている。
本実施例の場合も、前記実施例１の場合と同様に、前記シャワーヘッド部５２８に接続した、図示しない成膜ガス供給源から供給される、ＷＦ6，Ｈ2，ＳｉＨ4によって、前記半導体基板１０１上にＷ膜の成膜を行うことが可能である。
また、前記クリーニングガス導入路５５２に接続した図示しないガス供給源から供給される、ＮＦ3およびＡｒによって、実施例１の場合と同じ方法でクリーニングを行うことが可能である。
また本実施例の場合も、ＡｌＮからなる前記クランプリング部材５１１および載置台５０３や、Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２のエッチングによるダメージを低減して、前記処理容器５０１内のＡｌ化合物汚染量を低減することが可能である。
図８は、図７で示した前記基板処理装置５００の変更例である基板処理装置５００Ａである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図８を参照するに、基板処理装置５００Ａでは、前記処理容器５０１側部に、前記処理容器５０１に連通するクリーニングガス導入路５５２が設けられ、前記クリーニングガス導入路５５２には前記リモートプラズマ発生部１００が設置されている。
本実施例の場合も、前記実施例１の場合と同様に、前記シャワーヘッド部５２８に接続した、図示しない成膜ガス供給源から供給される、ＷＦ6，Ｈ2，ＳｉＨ4によって、前記半導体基板１０１上にＷ膜の成膜を行うことが可能である。
また、前記クリーニングガス導入路５５２に接続した図示しないガス供給源から供給される、ＮＦ3およびＡｒによって、実施例１の場合と同じ方法でクリーニングを行うことが可能である。
また本実施例の場合も、ＡｌＮからなる前記クランプリング部材５１１および載置台５０３や、Ａｌ2Ｏ3からなる前記リフタピン５０５および前記連結棒５１２のエッチングによるダメージを低減して、前記処理容器５０１内のＡｌ化合物汚染量を低減することが可能である。
次に、実施例７として、基板処理装置３００の構成を図９に示す。
図９を参照するに、前記基板処理装置３００は処理容器３０１を有し、前記処理容器３０１の底部には、半導体基板１０１を保持するＡｌＮからなる載置台３１１が設置されており、前記載置台３１１は、略円筒状であって前記載置３１１の中心から等配に配置された複数の載置台支持３１４によって支持され、前記載置台３１１の内部には電源３１５に接続されたヒータ３１２が設置されている。
また、前記載置台３１１上には、前記半導体基板１０１を前記載置台３１１の中心に保持するための焼結ＡｌＮからなるガイドリング３１３が載置される。
また、前記載置台３１１上には、前記半導体基板１０１を前記載置台３１１の中心に保持するための焼結ＡｌＮからなるガイドリング３１３が載置される。
また、前記処理容器３０１の上部にはガス導入部３０３が接続されたシャワーヘッド部３０２が設置されている。前記ガス導入部３０３の上部にはクリーニングガス導入路３０７を介してクリーニングガス供給源３０８が接続された前記リモートプラズマ発生部１００が設置されており、さらに前記ガス導入部３０３には成膜ガス導入路３０６が接続されている。
前記成膜ガス導入路３０６には、それぞれ原料Ａ供給源３０９および原料Ｂ供給源３１０が接続された原料Ａガス導入路３０４および原料Ｂガス導入路３０５が接続されている。
前記半導体基板１０１に成膜を行う際は、前記原料Ａ供給源３０９および前記原料Ｂ供給源３１０より前記シャワーヘッド部３０２に供給された原料Ａガスおよび原料Ｂガスが、前記シャワーヘッドの内部空間３０２ａにおいて十分拡散、混合された後、ガス供給穴３０２ｂより前記処理容器３０１内に形成される処理空間３０１ａへと供給され、前記半導体基板１０１上に所望の薄膜が形成される。
また、クリーニングを行う際は、前記クリーニングガス供給源３０８から前記リモートプラズマ発生源１００に供給される、例えばＮＦ3またはＮＦ3およびＡｒなどのキャリアガスが、前記リモートプラズマ発生部１００にてプラズマ励起によってクリーニングに必要な反応種が生成されて、前記シャワーヘッド部３０２の前記ガス供給穴３０２ｂから前記処理空間３０１ａに供給される。
前記処理空間３０１ａは、前記処理容器３０１底部に設置された排気口３２３より排気通路３１６を介して図示しない真空ポンプにより排気される。その際、前記排気通路３１６に設けられたＡＰＣ３１７によって、前記処理空間３０１ａを所望の圧力に調整することができる。
本実施例においても、例えばＮＦ3およびＡｒを用いて、前記した実施例１の場合と同じ方法で、本発明による１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上の圧力領域、例えば５３．３ｋＰａ（４０Ｔｏｒｒ）において、前記処理容器３０１内のクリーニングを行うことができる。
また、本実施例の場合においては、前記処理容器３０１の排気口３２３が前記処理容器３０１の中心にあるので、前記処理空間３０１ａに導入されたガスが前記載置台３１１を中心に均等に排気されるため、クリーニングを行う際も特定の箇所に残留物が残ることなく、前記処理容器３０１内において均一なクリーニングを行うことができる。
この場合も、本発明のクリーニング方法によって基板処理装置の処理容器内の例えば石英、ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などの部材のダメージを低減することが可能である。
前記半導体基板１０１に成膜を行う際は、前記原料Ａ供給源３０９および前記原料Ｂ供給源３１０より前記シャワーヘッド部３０２に供給された原料Ａガスおよび原料Ｂガスが、前記シャワーヘッドの内部空間３０２ａにおいて十分拡散、混合された後、ガス供給穴３０２ｂより前記処理容器３０１内に形成される処理空間３０１ａへと供給され、前記半導体基板１０１上に所望の薄膜が形成される。
また、クリーニングを行う際は、前記クリーニングガス供給源３０８から前記リモートプラズマ発生源１００に供給される、例えばＮＦ3またはＮＦ3およびＡｒなどのキャリアガスが、前記リモートプラズマ発生部１００にてプラズマ励起によってクリーニングに必要な反応種が生成されて、前記シャワーヘッド部３０２の前記ガス供給穴３０２ｂから前記処理空間３０１ａに供給される。
前記処理空間３０１ａは、前記処理容器３０１底部に設置された排気口３２３より排気通路３１６を介して図示しない真空ポンプにより排気される。その際、前記排気通路３１６に設けられたＡＰＣ３１７によって、前記処理空間３０１ａを所望の圧力に調整することができる。
本実施例においても、例えばＮＦ3およびＡｒを用いて、前記した実施例１の場合と同じ方法で、本発明による１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上の圧力領域、例えば５３．３ｋＰａ（４０Ｔｏｒｒ）において、前記処理容器３０１内のクリーニングを行うことができる。
また、本実施例の場合においては、前記処理容器３０１の排気口３２３が前記処理容器３０１の中心にあるので、前記処理空間３０１ａに導入されたガスが前記載置台３１１を中心に均等に排気されるため、クリーニングを行う際も特定の箇所に残留物が残ることなく、前記処理容器３０１内において均一なクリーニングを行うことができる。
この場合も、本発明のクリーニング方法によって基板処理装置の処理容器内の例えば石英、ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などの部材のダメージを低減することが可能である。
次に、実施例８として、基板処理装置３００Ａの構成を図１０に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１０を参照するに、前記処理容器３０１上部にはガス導入部Ａ３１９およびガス導入部Ｂ３２０を有するシャワーヘッド部３１８が設置されている。前記ガス導入部Ａ３１９上には、前記クリーニングガス供給源３０８が接続する前記リモートプラズマ発生源１００が設置されている。
前記ガス導入部Ａ３１９は、原料Ａガス供給路３２１を介して原料Ａ供給源３０９と接続し、前記ガス導入部Ｂ３２０は、原料Ｂガス供給路３２２を介して原料Ｂ供給源３１０と接続されている。
前記原料Ａ供給源から供給される原料Ａガスは、前記シャワーヘッド部３１８部の内部に形成される原料Ａガス拡散室３１８ｅにおいて十分拡散した後、原料Ａガス輸送路３１８ｆを介して前記原料Ａ拡散室３１８ｅから前記処理空間３０１ａに連通する複数のガス供給孔３１８ｇより、略均一に前記処理空間３０１ａに供給される。
前記原料Ｂ供給源３１０から供給される原料Ｂガスは、前記シャワーヘッド部３１８部の内部に形成される原料Ｂガス導入路３１８ａから原料Ｂガス輸送路３１８ｂを介して原料ガスＢ拡散室３１８ｃにおいて十分拡散した後、原料Ｂガス拡散室３１８ｃから前記処理空間３０１ａに連通する複数のガス供給孔３１８ｄを介して前記処理空間３０１ａに供給される。
前記したように、本実施例の基板処理装置３００Ａでは、成膜に用いる原料Ａと原料Ｂが前記シャワーヘッド部３１８内部では混合せず、前記処理空間３０１ａにて混合する、いわゆるポスト・ミックス方式のガス導入が可能となっており、前記原料Ａガスと前記原料Ｂガスを用いたポスト・ミックス方式のガス混合を行うことで、所望の成膜処理を行うことができる。
本実施例においても、例えばＮＦ3およびＡｒを用いて、前記した実施例１の場合と同じ方法で、本発明による１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上の圧力領域、例えば５３．３ｋＰａ（４０Ｔｏｒｒ）において、前記処理容器３０１内のクリーニングを行うことができる。
この場合も、本発明のクリーニング方法によって基板処理装置の処理容器内の例えば石英、ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などの部材のダメージを低減することが可能である。
前記原料Ａ供給源から供給される原料Ａガスは、前記シャワーヘッド部３１８部の内部に形成される原料Ａガス拡散室３１８ｅにおいて十分拡散した後、原料Ａガス輸送路３１８ｆを介して前記原料Ａ拡散室３１８ｅから前記処理空間３０１ａに連通する複数のガス供給孔３１８ｇより、略均一に前記処理空間３０１ａに供給される。
前記原料Ｂ供給源３１０から供給される原料Ｂガスは、前記シャワーヘッド部３１８部の内部に形成される原料Ｂガス導入路３１８ａから原料Ｂガス輸送路３１８ｂを介して原料ガスＢ拡散室３１８ｃにおいて十分拡散した後、原料Ｂガス拡散室３１８ｃから前記処理空間３０１ａに連通する複数のガス供給孔３１８ｄを介して前記処理空間３０１ａに供給される。
前記したように、本実施例の基板処理装置３００Ａでは、成膜に用いる原料Ａと原料Ｂが前記シャワーヘッド部３１８内部では混合せず、前記処理空間３０１ａにて混合する、いわゆるポスト・ミックス方式のガス導入が可能となっており、前記原料Ａガスと前記原料Ｂガスを用いたポスト・ミックス方式のガス混合を行うことで、所望の成膜処理を行うことができる。
本実施例においても、例えばＮＦ3およびＡｒを用いて、前記した実施例１の場合と同じ方法で、本発明による１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以上の圧力領域、例えば５３．３ｋＰａ（４０Ｔｏｒｒ）において、前記処理容器３０１内のクリーニングを行うことができる。
この場合も、本発明のクリーニング方法によって基板処理装置の処理容器内の例えば石英、ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などの部材のダメージを低減することが可能である。
ところで、上述した前記基板処理装置６００，６００Ａ，５００，５００Ａ，３００および３００Ａを、図１１に示すように連続処理が可能なクラスターツール装置７００に適用しても良い。
図１１に示すクラスターツール装置７００は、例えばアルミニウムなどにより８角形の容器状になされた、例えば半導体基板１０１などを搬送する共通搬送室７０１をその中心に有しており、その周辺に第１および第２カセット室７０２、７０３、水分除去処理室７０４、第１〜４の基板処理室７０５〜７０８および冷却処理室７０９が、それぞれ開閉可能になされたゲートバルブＧ１〜Ｇ８を介して連結されている。
前記水分除去室７０４は、必要が有れば、半導体基板を加熱してこの表面に付着している水分などを除去する処理室である。前記冷却処理室は、必要が有れば、前記半導体基板を冷却してハンドリングが可能な温度まで冷却する処理室である。
前記第１および第２カセット室７０２、７０３には、例えば２５枚の基板を収容し得るカセット７１１を収納可能である。前記カセット室７０２，７０３には、搬入・搬出するゲートドアＧＤ１、ＧＤ２がそれぞれ開閉可能に設けられており、図示しないカセット台が昇降可能に設けられている。さらに前記カセット室７０２、７０３は、不活性ガス、例えばＮ2ガスの供給と、真空引きが可能になされている。
前記共通搬送室７０１内には、内部に取り込んだ基板の位置決めを行う回転位置決め機構７２１と、当該基板を保持した状態で屈伸および回転可能になされた多関節アーム機構よりなる搬送アーム７２２が配置されて、これを屈伸、回転させることによって各処理室間にわたって当該基板を搬入、搬出する構造となっている。また前記共通搬送室７０１も、不活性ガス、例えばＮ2ガスの供給と、真空引きが可能になされている。
また、各処理室の周囲には、個々の処理室を囲むように気密ボックス７３０が設けられており、処理ガスが周囲に漏れないようにされており、当該気密ボックス７３０には排気ダクト（図示せず）が設けられて当該気密ボックス７３０内を排気している。
前記第１〜第４の処理室のうち、例えば、第３の処理室７０７に、前記基板処理装置６００，６００Ａ，５００，５００Ａ，３００および３００Ａのいずれかを適用することが可能である。その場合、必要に応じて、前記第１の処理室７０５、第２の処理室７０６および第４の処理室７０８において、前記第３の処理室において行われる成膜処理の前処理または後処理を行う。なお、処理の工程は前記した内容に限定されるものではなく、必要に応じて前記基板処理装置６００，６００Ａ，５００，５００Ａ，３００および３００Ａの適用を前記第１〜４の基板処理室いずれかに必要に応じて変更することが可能であり、また前処理、後処理を行う組み合わせも任意に変更することができる。
次に、前記クラスターツール装置７００による処理の流れの例を以下に説明する。
まず、外部より未処理の半導体基板１０１を前記カセット７１１に収容した状態で前記ゲートドアＧＤ１を介して例えば前記第１カセット室７０２内へ搬入すると、前記第１カセット室７０２を密閉して真空引きする。その後、前記ゲートバルブＧ１を開放状態にして、予め真空引きされている前記共通搬送室７０１内の前記搬送アーム７２２を伸ばして未処理の前記半導体基板１０１を１枚取り出し、これを前記回転位置決め機構７２１により、前記半導体基板１０１の位置決めを行う。前記位置決め後の前記半導体基板１０１は、再度前記搬送アーム７２２を用いて開放状態となっている前記ゲートバルブＧ３を介して前記水分除去室７０４へ搬入され、ここで前記半導体基板１０１を加熱することにより、前記半導体基板１０１表面に付着している水分などを気化させて除去する。なお、この水分除去処理は必要に応じて行い、不要な場合は本工程を行わずに次の工程に移行しても良い。
次に、前記半導体基板１０１は、前記ゲートバルブＧ６を介して前記第３の基板処理室７０７に搬送され、前記第３の基板処理室７０７において所望の成膜処理を行う。前記したように、前記第３の処理室７０７に、前記基板処理装置６００，６００Ａ，５００，５００Ａ，３００および３００Ａのいずれかを適用することが可能であり、前記第３の処理室において、所望の成膜処理が行われる。
次に、前記ゲートバルブＧ６を開放状態とし、前記搬送アーム７２２を用いて前記半導体基板１０１を取り出し、開放状態になされたゲートバルブＧ８を介して前記冷却処理室７０９内に導入され、ここで所定のハンドリング温度まで冷却され、冷却した処理済の前記半導体基板１０１は、前記ゲートバルブＧ２を介して前記第２カセット室７０３内の前記カセット７１１に収容する。
また、前記したように、必要に応じて前記第３の処理室７０７での前記成膜処理の前処理を前記第１の処理室７０５、第２の処理室７０６および第４の処理室７０８のいずれかで行うことが可能である。同様に、必要に応じて前記第３の処理室７０７での前記成膜処理の後処理を前記第１の処理室７０５、第２の処理室７０６および第４の処理室７０８のいずれかで行うことが可能である
このようにして、本クラスターツール装置７００によって、未処理の半導体基板を順次連続して処理することが可能である。
このようにして、本クラスターツール装置７００によって、未処理の半導体基板を順次連続して処理することが可能である。
また、前記第３の処理室７０７において、本発明によるクリーニングを行う方法については、例えば前記第３の処理室７０７の成膜処理が２５回終了後、すなわち半導体基板を２５枚処理終了後に、本発明によるクリーニングを実行する方法がある。
また、例えば前記第３の処理室７０７の成膜が１回すなわち半導体基板を１枚処理するごとに本発明によるクリーニングを行うことも可能であり、さらに、例えば前記第３の処理室７０７における成膜処理での成膜する厚さ、条件などに応じてクリーニングを行うまでの成膜処理の枚数は、自由に変更が可能である。
また、いずれの場合も前記したように、本発明のクリーニング方法によって基板処理装置の処理容器内の例えば石英、ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などの部材のダメージを低減することが可能である。
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
例えば、本発明によるクリーニングの対象膜は、前記したようにＷ膜のみならず、他の金属、金属窒化物、金属酸化物、珪素および珪素化合物に対しても本実施例に記述した場合と同様の効果があり、具体的には、ＷＮ，Ｔａ，ＴａＮ，Ｔａ2Ｏ5，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｉｒ2Ｏ3，Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＳｉＮ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｒｕ，ＲｕＯ2などのクリーニングに対して適用することが可能であり、前記した実施例中に示した場合と同様の効果を得ることができる。
また、クリーニングに寄与するラジカルを発生せせるためのプラズマ励起方法は本実施例中に記述した方法に限定されるものではなく、高周波電力の周波数は４００ｋＨｚ〜３ＧＨｚにおいて用いた場合に、本実施例中に記述した場合と同様の効果を得ることが可能である。
本発明によれば、基板処理装置のクリーニングにおいて、従来用いられていたフッ素ラジカル（Ｆ*）によるクリーニングに変わって、当該フッ素ラジカルが再結合したフッ素分子（Ｆ2）によるクリーニングを行うため、Ｆラジカルによる基板処理容器内の部材、例えば石英のダメージを低減して、従来のＦラジカルによるクリーニングでは用いることができなかった石英部材を使用することが可能になる。更にＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3などがＦラジカルによってエッチングされることが原因で発生する、薄膜への汚染を低減することが可能となる。
１００ リモートプラズマ発生部
１００Ａ ブロック
１００Ｂ フェライトコア
１００Ｃ プラズマ
１００ａ ガス循環通路
１００ｂ ガス入り口
１００ｃ ガス出口
１００ｄ コーティング
１００ｅ イオンフィルタ
１０１ 半導体基板
３００，３００Ａ，５００，５００Ａ，６００，６００Ａ 基板処理装置
３０１，５０１ 処理容器
３０１ａ 処理空間
３０２ａ 内部空間
３０２ｂ ガス供給穴
３０２，３１８ ５２８ シャワーヘッド部
３０３ ガス導入部
３０４ 原料Ａガス導入路
３０５ 原料Ｂガス導入路
３０６ 成膜ガス導入路
３０７，５５２ クリーニングガス導入路
３０８ クリーニングガス供給源
３０９ 原料Ａ供給源
３１０ 原料Ｂ供給源
３１１，５０３，６０３ 載置台
３１２，５０４，５３４，５３５ ヒータ
３１３ ガイドリング
３１４ 載置台支持
３１５ 電源
３１６，５２６ 排気通路
３１７，５６０ ＡＰＣ
３１８ａ 原料Ｂガス導入路
３１８ｂ 原料Ｂガス輸送路
３１８ｃ 原料Ｂガス拡散室
３１８ｅ 原料Ａガス拡散室
３１８ｆ 原料Ａガス輸送路
３１８ｄ，３１８ｇ ガス供給孔
３１９ ガス導入部Ａ
３２０ ガス導入部Ｂ
３２１ 原料Ａガス供給路
３２２ 原料Ｂガス供給路
３２３，５２５ 排気口
５０２ 支柱
５０５ リフタピン
５０６ 支持部材
５０７ 押し上げ棒
５０８ リフタピン穴
５０９ ベローズ
５１１ クランプリング部材
５１２ 連結棒
５１３ 区画壁
５１４ 屈曲部
５１５ 不活性ガスパージ室
５１６ 接触突起
５１７ 第１ガスパージ用間隙
５１８ 第２ガスパージ用間隙
５２０ ガスノズル
５２７ ゲートバルブ
５２９ ヘッド本体
５３０ ガス導入口
５３１ ガス噴射孔
５３２ ガス分散孔
５３３ 拡散板
５５０ クリーニングガス導入部
５５１ 成膜ガス通路
６０４ 支持アーム
６０６ 透過窓
６０７ 加熱室
６０８ 加熱ランプ
６０９ 回転台
６１０ モータ
７００ クラスターツール装置
７０１ 共通搬送室
７０２ 第１カセット室
７０３ 第２カセット室
７０４ 水分除去室
７０５ 第１の基板処理室
７０６ 第２の基板処理室
７０７ 第３の基板処理室
７０８ 第４の基板処理室
７０９ 冷却処理室
Ｇ１〜Ｇ８ ゲートバルブ
ＧＤ１，ＧＤ２ ゲートドア
７１１ カセット
７２１ 回転位置決め機構
７２２ 搬送アーム
７３０ 気密ボックス
１００Ａ ブロック
１００Ｂ フェライトコア
１００Ｃ プラズマ
１００ａ ガス循環通路
１００ｂ ガス入り口
１００ｃ ガス出口
１００ｄ コーティング
１００ｅ イオンフィルタ
１０１ 半導体基板
３００，３００Ａ，５００，５００Ａ，６００，６００Ａ 基板処理装置
３０１，５０１ 処理容器
３０１ａ 処理空間
３０２ａ 内部空間
３０２ｂ ガス供給穴
３０２，３１８ ５２８ シャワーヘッド部
３０３ ガス導入部
３０４ 原料Ａガス導入路
３０５ 原料Ｂガス導入路
３０６ 成膜ガス導入路
３０７，５５２ クリーニングガス導入路
３０８ クリーニングガス供給源
３０９ 原料Ａ供給源
３１０ 原料Ｂ供給源
３１１，５０３，６０３ 載置台
３１２，５０４，５３４，５３５ ヒータ
３１３ ガイドリング
３１４ 載置台支持
３１５ 電源
３１６，５２６ 排気通路
３１７，５６０ ＡＰＣ
３１８ａ 原料Ｂガス導入路
３１８ｂ 原料Ｂガス輸送路
３１８ｃ 原料Ｂガス拡散室
３１８ｅ 原料Ａガス拡散室
３１８ｆ 原料Ａガス輸送路
３１８ｄ，３１８ｇ ガス供給孔
３１９ ガス導入部Ａ
３２０ ガス導入部Ｂ
３２１ 原料Ａガス供給路
３２２ 原料Ｂガス供給路
３２３，５２５ 排気口
５０２ 支柱
５０５ リフタピン
５０６ 支持部材
５０７ 押し上げ棒
５０８ リフタピン穴
５０９ ベローズ
５１１ クランプリング部材
５１２ 連結棒
５１３ 区画壁
５１４ 屈曲部
５１５ 不活性ガスパージ室
５１６ 接触突起
５１７ 第１ガスパージ用間隙
５１８ 第２ガスパージ用間隙
５２０ ガスノズル
５２７ ゲートバルブ
５２９ ヘッド本体
５３０ ガス導入口
５３１ ガス噴射孔
５３２ ガス分散孔
５３３ 拡散板
５５０ クリーニングガス導入部
５５１ 成膜ガス通路
６０４ 支持アーム
６０６ 透過窓
６０７ 加熱室
６０８ 加熱ランプ
６０９ 回転台
６１０ モータ
７００ クラスターツール装置
７０１ 共通搬送室
７０２ 第１カセット室
７０３ 第２カセット室
７０４ 水分除去室
７０５ 第１の基板処理室
７０６ 第２の基板処理室
７０７ 第３の基板処理室
７０８ 第４の基板処理室
７０９ 冷却処理室
Ｇ１〜Ｇ８ ゲートバルブ
ＧＤ１，ＧＤ２ ゲートドア
７１１ カセット
７２１ 回転位置決め機構
７２２ 搬送アーム
７３０ 気密ボックス
Claims (12)
- 被処理基板を処理する基板処理装置の処理容器をクリーニングするクリーニング方法において、
前記基板処理装置に設置されたリモートプラズマ発生部に、第１の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を第１の圧力に維持しプラズマを励起する工程と、
前記リモートプラズマ発生部に、前記第１の流量より多い第２の流量でクリーニングガスを導入しつつ前記処理容器内の圧力を前記第１の圧力より高い第２の圧力に維持し、前記処理容器内の堆積物を除去するクリーンニング工程と、を有することを特徴とする基板処理装置のクリーニング方法。 - 前記リモートプラズマ発生部は前記クリーニングガスを高周波で励起することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記高周波の周波数は４００ｋＨｚ〜３ＧＨｚであることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記クリーニングガスはフッ素化合物を含むガスであることを特徴とする請求項１乃至３のうち、いずれか一項記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記クリーニングガスはＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，C3Ｆ8，ＳＦ6，ＮＦ3からなる群より選ばれることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記堆積物の除去に寄与する反応種は、Ｆラジカルが再結合したＦ2を含むことを特徴とする請求項４または５記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記反応種によって前記処理容器内部の露出部分に堆積した前記堆積物を除去することを特徴とする請求項６記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記堆積物は金属、金属窒化物、金属酸化物、珪素および珪素化合物のいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至７のうち、いずれか１項記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記堆積物はＷ，ＷＮ，Ｔａ，ＴａＮ，Ｔａ2Ｏ5，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｉｒ2Ｏ3，Ｓｉ，ＳｉＯ2，ＳｉＮ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｒｕ，ＲｕＯ2からなる群より選ばれることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記露出部分は石英からなる部材を含むことを特徴とする請求項７乃至９のうち、いずれか１項記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記露出部分はＡｌ2Ｏ3の焼結材料からなる部材を含むことを特徴とする請求項７乃至１０のうち、いずれか１項記載の基板処理装置のクリーニング方法。
- 前記露出部分はＡｌＮの焼結材料からなる部材を含むことを特徴とする請求項７乃至１１のうち、いずれか一項記載の基板処理装置のクリーニング方法。
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